光伏组件级电流监测怎么选？芯森电子CS1V P00系列霍尔传感器的精度与安全性双保障

为了适应新形势、新要求，并规范分布式光伏发电开发建设管理，促进分布式光伏发电高质量发展，国家能源局对2013年发布的《分布式光伏发电项目管理暂行办法》进行了修订，于2025年1月17日形成新的《分布式光伏发电开发建设管理办法》，新办法对于分布式光伏发电建设方面有了较高的要求，比如对“组串级故障检测与隔离”能力提出技术要求。

 

在用户和工商业光伏项目中，组件输出不均匀，或被遮挡，或老化，极易引发电流回流或热斑等问题，这就需要通过精准的电流测量对组件的状态做出评估。传统的电流检测方案是用采样电阻（如图1显示），存在以下弊端：1、精度受到温度漂移影响，误差大；2、需要搭配放大器或者调制器实现信号放大，增加额外成本高；3、响应慢，无法捕捉瞬间变化；4、无法隔离直流母线的越来越大的高压，需要另外安装隔离器件，存在安全隐患；5、无法测量高于50A的大电流，存在极大的局限性；6、易损坏，增加光伏运维成本。今天我们讨论如何通过霍尔闭环电流传感器，对光伏阵列中的分支/组件进行隔离式、高精度、高可靠地实时电流检测。

图1：采样电阻方案线路图

霍尔闭环电流传感器

工作原理：

原边电流Ip产生的磁场和输出电流I,在补偿线圈上产生的磁场大小相等，方向相反。霍尔感应器件和处理电路与补偿线圈一起输出电流Ip，该输出电流I精确反映被测电流的大小和方向。由于磁芯工作在零磁通状态，磁芯的非线性和剩磁对传感器的精度没有影响，所以霍尔闭环传感器的精度高，非线性失真小。

图2：霍尔闭环电流传感器原理图

技术特点：

— 频带宽 — 测量精度高

— 响应快 — 低温漂

— 非常好的非线性失真 — 无插入损耗

CS1V简介

芯森电子CS1V P00 系列是一款基于闭环霍尔补偿原理的高精度、高可靠性、高一致性的国产电流传感器，包含CS1V 80 P00/ CS1V 100 P00 /CS1V 150 P00 /CS1V 200 P00 /CS1V 250 P00 /CS1V 300 P00 多个型号，还可根据客户定制其它规格型号。

产品特点：

 

• 基于霍尔原理的闭环（补偿）电流传感器 
• 原边和副边之间绝缘 
• 原材料符合UL 94-V0 
• 优异的线性度 
• 出色的精度 
• 低温漂 
• 没有插入损耗 
• 执行标准: 

n IEC 60664-1: 2020 

n IEC 61800-5-1: 2022 

n IEC 62109-1: 2010 

操作温度：-40~85℃，可满足绝大多数环境下的光伏发电场景，

 

绝缘安全特性：

参数	符号	单位	数值	备注
交流隔离耐压测试有效值@ 50Hz,1min	Vd	kV	3	参照标准IEC 60664-1
瞬态耐压1.2/50μs	VW	kV	8	参照标准IEC 60664-1
绝缘电阻	RIS	GΩ	＞200	@500V，TA=25℃
电气间隙距离(原边和副边之间)	dCI	mm	13.3
爬电距离 (原边和副边之间)	dCp	mm	25.5
外壳材料	-	-	UL94-V0
比较路经指数	CTI	600
应用实例	-	-	600V	加强绝缘，参照标准IEC 61800-5-1,  IEC 62109-1CATⅢ，PD2
应用实例	-	-	1000V	基本绝缘，参照标准IEC 61800-5-1,  IEC 62109-1CATⅢ，PD2

参数特点：

• 电压输出
• 供电：+5V
• 测量范围：80~250A
• 工作范围：-40~85°C
• 典型精度：1%
• 响应时间：＜3μs
• 绝缘耐压：3kV
• 瞬态耐压：8kV
• 带宽：＞200kHz
• 线性度：0.1%

从以上参数可看出，这一款宽量程、高精度，适配组串级测量的传感器，以 CS1V-100P00 为例，其额定测量范围为±100 A，支持最大270 A电流测量，线性误差低于±0.1%，带宽200 kHz，输出响应时间低至1μs。这种动态响应能力，在对比多个MPPT或组串电流时表现出显著优势。

CS1V采用小体积焊接封装形式，适合集成在有限空间内的 PCB 板卡上，例如用于智能汇流箱、光伏接线盒或直流测量模块中，PCB安装布局参考如下：

 

CS1V实际部署方式参考

在一个标准的工商业分布式光伏系统中，CS1V可部署在以下位置：

• MPPT通道输入口：用于判断各通道发电一致性，便于快速锁定遮挡或失配问题；
• 组件支路回路：识别热斑、电缆接触不良等局部异常；
• 逆变器DC侧：提供精确的输入电流采样，用于实时功率控制。

CS1V典型应用电路图：

 

结语：

有时候不需要高成本，如进口设备堆出解决方案，恰恰相反，国产替代就能以廉价又适用，还挺稳定的完美解决问题。当政策要求逐步细化、光伏系统复杂性持续提升时，电流传感器的重要性远比过去来的更高。